DE10023850B4

DE10023850B4 - Capacitive measuring system with automatic compensation of the cable length and the cable-related temperature error in a continuous capacitive level measurement

Info

Publication number: DE10023850B4
Application number: DE2000123850
Authority: DE
Inventors: Alfred Haupt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2000-05-16
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2020-05-17
Also published as: DE10023850A1

Abstract

Kapazitives Füllstandsmeßsystem mit
einer kapazitiven Meßsonde (1),
einer Auswerteschaltung (4_S, 4_Ref, 5) und
einem mehradrigen Kabel (2), das
eine erste Ader (2_S), welche die kapazitive Meßsonde
mit einem ersten Eingang der Auswerteschaltung galvanisch verbindet, und
mindestens eine zweite Ader (2_Ref), welche an einem Ende mit einem zweiten Eingang der Auswerteschaltung galvanisch verbunden ist, als Referenz aufweist, wobei
die mindestens zwei Adern Bestandteil des mehradrigen Kabels sind und die mindestens zweite Ader an ihrem der Meßsonde zugewandten Ende am Ende des mehradrigen Kabels isolierend abgeschlossen ist, und
die erste und die mindestens zweite Ader jeweils von einer elektrisch leitenden und gegen Masse geschalteten Abschirmung umgeben und derart ausgebildet und angeordnet sind, daß sie in Bezug auf den elektrischen Widerstandswert und den Kapazitätswert, gemessen gegen Masse, sowie deren Temperaturabhängigkeit gleich sind, und wobei
die mindestens zweite Ader eine Referenzkapazität zur ersten Ader darstellt...Capacitive level measuring system with
a capacitive measuring probe (1),
an evaluation circuit (4 _S , 4 _Ref , 5) and
a multi-core cable (2), the
a first wire (2 _S ), which is the capacitive probe
galvanically connected to a first input of the evaluation circuit, and
at least one second core (2 _Ref ), which is galvanically connected at one end to a second input of the evaluation circuit, as a reference, wherein
the at least two wires are part of the multi-core cable and the at least second core is terminated at its end facing the probe end isolating at the end of the multi-core cable, and
each of the first and at least second wires is surrounded by an electrically conductive and grounded shield and arranged and arranged to be equal in electrical resistance value and capacitance value measured to ground and their temperature dependence, and wherein
the at least second wire is a reference capacitance to the first wire ...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein kapazitives Meßsystem, das kabelbedingte Meßfehler insbesondere im Zusammenhang mit einer kontinuierlichen kapazitiven Füllstandsmessung vermeidet.The The present invention relates to a capacitive measuring system the cable-related measurement error in particular in connection with a continuous capacitive level measurement avoids.

Kabelbedingten Meßfehlern liegen mehrere Ursachen zugrunde Unter anderem schlagen die Abhängigkeiten der elektrischen Kabelparameter insbesondere von der Umgebungstemperatur nachteilig zu Buche, wenn die mit einem Meßelement (Sonde, Sensor, Fühler oder sonstiges) aufgenommenen Meßwerte (Istwerte) per Kabel an eine Auswerteschaltung übertragen werden. Im allgemeinen lassen sich die durch das Kabel bedingten parasitären Störwerte im Sinne einer Veränderung der Kabelkapazität, des ohmschen Kabelwiderstands oder eines anderen Kabelparameters nur schlecht von den am Meßelement gewonnenen auszuwertenden Meßwerten trennen. In manchen Betriebskonfigurationen verursacht das Kabel bei der Übertragung der Meßwerte vom Meßelement eine Verfälschung dieser, beispielsweise einen Spannungsabfall oder eine Verzerrung eines Hochfrequenzsignals.cable Conditional measurement errors Several causes underlie Among other things the dependencies the electrical cable parameters, in particular the ambient temperature disadvantageous if the with a measuring element (probe, sensor, or other) recorded measured values (Actual values) are transmitted by cable to an evaluation circuit. In general can be caused by the cable parasitic disturbances in the Sense of change the cable capacity, ohmic cable resistance or other cable parameter only bad of the measuring element obtained measured values to be evaluated separate. In some operating configurations, the cable causes in the transfer of readings from the measuring element a falsification this, for example, a voltage drop or distortion a high frequency signal.

Wenn hier von Kabelkapazität gesprochen wird, ist immer die Kapazität einer einzelnen abgeschirmten Ader gegen Masse gemeint, denn jedes Kabel besteht aus mindestens einer oder mehreren Adern.If here of cable capacity is always the capacity of a single shielded wire meant for mass, because each cable consists of at least one or more wires.

Insbesondere bei empfindlichen kapazitiven Messungen ließ sich der temperaturbedingte Störeinfluß des Übertragungskabels unter reellen Betriebsumständen nicht kompensieren. Es mußte deshalb ein gewisser Meßfehler in Kauf genommen bzw. berücksichtigt werden. Da sich jedoch das Meßelement oft an unzugänglicher Stelle befindet, oder einer für eine elektronische Auswerteschaltung ungeeigneten Betriebsumgebung ausgesetzt ist, besteht aus wirtschaftlichen Gründen typischerweise der Wunsch, die Auswerteschaltung an einem vom Meßelement getrennten Ort zu betreiben. Somit ist die Verwendung eines Übertragungskabels in vielen Fällen unabdingbar.Especially For sensitive capacitive measurements, the temperature-dependent Interference of the transmission cable under real operating conditions do not compensate. It should therefore a certain measurement error accepted or taken into account become. However, since the measuring element often inaccessible Place, or one for an electronic evaluation circuit exposed to inappropriate operating environment is, for economic reasons, typically the desire to the evaluation circuit to a separate location from the measuring element operate. Thus, the use of a transmission cable is in many make essential.

Eine Übertragung des Meßwerts stellt bei kapazitiven Füllstandsmessungen ein besonderes Problem dar. Wie in der DE-OS 197 28 280 A1 ausführlicher beschrieben ist, werden solche Messungen herkömmlicherweise mit kontinuierlich messenden Kapazitätssonden vorgenommen, die in die zu messende Flüssigkeit eingetaucht werden. Da jedoch die in der Sonde gemessene Kapazität C_S(h) in vielen Fällen einen Kapazitätsmeßwert ergibt, der von der Eigenkapazität des übertragenden Kabels um ein Vielfaches überstiegen wird, können die durch das Kabel verursachten Meßfehler in Relation zu den Meßwerten inakzeptabel groß ausfallen.Transmission of the measured value represents a particular problem with capacitive level measurements DE-OS 197 28 280 A1 In more detail, such measurements are conventionally made with continuously measuring capacitance probes immersed in the liquid to be measured. However, since the capacitance C _S (h) measured in the probe in many cases gives a capacitance reading many times greater than the inherent capacitance of the transmitting cable, the measurement errors caused by the cable may be unacceptably large in relation to the measured values.

Die bisher übliche Methode, die parasitäre Wirkung des Kabels zu kompensieren, beruht bei kapazitiven Füllstandmeßgeräten auf einem manuell vorgenommenen Nullabgleich. Dabei war man bestrebt, die Kabellänge zwischen Sonde und Auswertegerät möglichst kurz zu halten, und verlegte den kritischen Teil der Auswerteschaltung deshalb in den Sondenkopf.The previously common Method, the parasitic Compensate effect of the cable is based on capacitive level gauges a manual zero adjustment. It was anxious the cable length between probe and evaluation unit preferably to keep it short, and moved the critical part of the evaluation circuit therefore in the probe head.

Nachfolgend wird anhand der 1 der Störeinfluß des Kabels an einer kapazitiven Füllstandsmessung nach dem aus der Offenlegungsschrift DE 28 09 340 A1 bekannten Prinzip näher erläutert. Dabei wird eine in einer Sonde 1 gemessene Kapazität C_S(h) in eine Impulsbreite Δt(h) umgewandelt, die sich zeitlich entsprechend füllstandsbedingten Kapazitätsänderungen ändert. Dieses Verfahren ist auch unter der Bezeichnung Pulsbreitenmodulation (PBM) aus der Nachrichtentechnik bekannt und ist bei kapazitiven Füllstandsmessungen weit verbreitet. Im Idealfall ist die Impulsbreite Δt(h) nur dem Füllstand proportional.The following is based on the 1 the interference of the cable to a capacitive level measurement according to the published patent application DE 28 09 340 A1 known principle explained in more detail. One is in a probe 1 measured capacitance C _S (h) in a pulse width .DELTA.t (h), which changes in time according to level-related capacitance changes. This method is also known under the name of pulse width modulation (PBM) from telecommunications and is widely used in capacitive level measurements. Ideally, the pulse width Δt (h) is only proportional to the level.

Nachfolgend wird gezeigt, daß Δt(h) nach dem bekannten Stand der Technik leider auch von der Temperatur und Länge des Sondenkabels abhängt Δt = f (h, l, ϑ) = Δt (h, l, ϑ).following it is shown that Δt (h) after Unfortunately, the prior art also from the temperature and Length of the Probe cable depends Δt = f (h, l, θ) = Δt (h, l, θ).

Die 1 zeigt eine kapazitive Füllstandssonde 1, ein das Sondensignal übertragendes Kabel 2_S , eine durch einen oder mehrere Kondensatoren C * / K und

gebildete Referenzkapazität 3, zwei monostabile Kippstufen bzw. Timer 4_S und 4_Ref , sowie ein vergleichendes Element 5. Die abgebildete Schaltung weist sowohl einen Meß- bzw. Sondenzweig als auch einen Referenzzweig auf, dessen Komponente nach Bedarf mit den entsprechenden Indizes "S" bzw. "Ref" bezeichnet ist. Durch einen Vergleich der am Meß- und Referenzzweig liegenden Kapazitätswerte über das PBM-Verfahren wird der Füllstand ermittelt. Zunächst wird die Arbeitsweise des Meßzweigs beschrieben.The 1 shows a capacitive level probe 1 , a cable transmitting the probe signal 2 _p , one by one or more capacitors C * / K and

formed reference capacity 3 , two monostable multivibrators or timers 4 _p and 4 _ref , as well as a comparative element 5 , The illustrated circuit has both a measuring or probe branch and a reference branch whose component is designated as required with the corresponding indices "S" and "Ref". By comparing the capacitance values at the measuring and reference branch via the PBM method, the fill level is determined. First, the operation of the measuring branch will be described.

Die füllstandsabhängige Sondenkapazität C_S(h) wird gemäß 1 bzw. Gl. 1 typischerweise als zusammengesetzter Kapazitätswert -betrachtet, der die unveränderliche Minimalkapazität

der Sonde 1 bei h₀ = 0 sowie einen veränderlichen, dem Füllstand h proportionalen Anteil ΔC_S(h) umfaßt.The level-dependent probe capacitance C _S (h) is determined according to 1 or Eq. 1 typically as too composite capacity value, which considers the immutable minimum capacity

the probe 1 at h ₀ = 0 and a variable, the level h proportional proportion ΔC _S (h) comprises.

Beim PBM-Prinzip gemäß 1 liegt die Sondenkapazität C_S(h) zusammen mit der unvermeidlichen Kabelkapazität C_K(l, ϑ), die nicht nur von der Kabellänge l sondern zu allem Übel auch von der Temperatur ϑ des Kabels abhängig ist, am zeitbestimmenden RC-Glied des Timers 4_S an, das auch einen Widerstand R_S umfaßt. Diese Meßstufe erzeugt einen Impuls mit einer füllstandsabhängigen Impulsbreite Δt_s(l, ϑ, h): ΔtS(l, ϑ, h) = k·CS(l, ϑ, h)·RS Gl. 2

wobei k eine sinnvoll gewählte Proportionalitätskonstante darstellt.According to the PBM principle 1 is the probe capacitance C _S (h) together with the unavoidable cable capacitance C _K (l, θ), which depends not only on the cable length l but to all evil on the temperature θ of the cable, at the time-determining RC element of the timer 4 _p which also includes a resistor R _S. This measuring stage generates a pulse with a level-dependent pulse width Δt _s (l, θ, h): .delta.t S (l, θ, h) = k · C S (l, θ, h) · R S Eq. 2

where k represents a meaningfully chosen proportionality constant.

In dem Timer 4_Ref des Referenzzweigs bzw. der Referenzstufe wird ein sogenannter Referenzimpuls Δt_Ref erzeugt. Dies erfolgt in der Weise, daß die am Timer 4_S bei minimalem Füllstand anliegende Eingangskapazität C_S(l, ϑ, h = 0) in der Referenzstufe durch einen Kondensator C_Ref nachgebildet wird, der am Eingang des Referenztimers 4_Ref liegt, und dessen Kapazität die Zusammenschaltung der Kabelkapazität C_K(l, ϑ) und der Minimalkapazität der Sonde

so weit wie möglich annähert. Da sich jedoch insbesondere die Temperaturabhängigkeit des signalübertragenden Kabels nicht nachbilden läßt, wird ein fester Bezugswert der Kabelkapazität C_K(l, ϑ) als Annäherung gewählt, der deshalb in 1 mit C * / K bezeichnet wird. Auch die Minimalkapazität der Sonde

läßt sich nicht exakt reproduzieren, weshalb ihre implizite Nachbildung in den Figuren als

angegeben wird.In the timer 4 _ref of the reference branch or the reference stage, a so-called reference pulse Δt _{Ref is} generated. This is done in such a way that the timer 4 _p At the minimum filling level, the input capacitance C _S (1, θ, h = 0) in the reference stage is simulated by a capacitor C _Ref at the input of the reference timer 4 _ref and whose capacity is the interconnection of the cable capacitance C _K (I, θ) and the minimum capacitance of the probe

as close as possible. However, since in particular the temperature dependence of the signal-transmitting cable can not be reproduced, a fixed reference value of the cable capacitance C _K (1, θ) is chosen as the approximation, which is therefore in 1 is denoted by C * / K. Also the minimum capacity of the probe

can not be exactly reproduced, which is why their implicit replica in the figures as

is specified.

Für die Referenzstufe gilt somit die Beziehung:

For the reference level, the relationship thus applies:

Durch Differenzbildung mittels des vergleichenden Elements 5 erhält man den gewünschten Ausgangsimpuls, dessen Breite t_Aus(l, ϑ, h) u.a. vom Füllstand abhängt

By subtraction by means of the comparative element 5 one obtains the desired output pulse whose width t _Aus (l, θ, h) depends, inter alia, on the fill level

Wird dann in einem sogenannten Nullabgleich der variable Widerstand R_Ref der Referenzstufe so eingestellt, daß der Referenzimpuls und der Meßimpuls gleich breit sind, dann ist die Ausgangsimpulsbreite Δt_A _us(l, ϑ, h) proportional dem Füllstand gemäß der Gl. 6.If then, in a so-called zero adjustment, the variable resistor R _{Ref of} the reference stage is set so that the reference pulse and the measuring pulse are the same width, then the output pulse width Δt _A _us (l, θ, h) is proportional to the fill level according to Eq. 6th

Da der Nullabgleich bei ΔC_S(h₀)=0 durchgeführt wird, muß auch der zweite Summand Null werden, woraus sich die Bestimmungsgleichung für R_Ref ergibt.Since the zero balance is performed at ΔC _S (h ₀ ) = 0, the second summand must also be zero, resulting in the determination equation for R _Ref .

Wird R_Ref auf diesen Wert gestellt, erhält man zunächst die gewünschte Abhängigkeit der Impulsbreite von der Füllstandshöhe h für ΔC_S(h) ≠ 0. ΔtAus(l0, ϑ0 ,h) = k·RS·ΔCs(h) für l0, ϑ0 Gl. 8 If R _{Ref is set} to this value, one first obtains the desired dependence of the pulse width on the fill level h for ΔC _S (h) ≠ 0. .delta.t Out (l 0 , θ 0 , h) = k · R S · .DELTA.C s (h) for l 0 , θ 0 Eq. 8th

Der Ausgangsimpuls wird nun je nach Auswerteverfahren entweder analog oder digital weiterverarbeitet.Of the Output pulse is now either analog, depending on the evaluation or digitally processed.

Gl. 8 gilt nur, wenn sich die Kabellänge und die Temperatur des Kabels nach dem Nullabgleich nicht mehr ändern. In der Praxis ist das natürlich nicht der Fall und das Sondenkabel oft großen Temperaturschwankungen ausgesetzt. In Gl. 8 taucht dann wieder der zweite Summand der Gl. 6 auf, der unerwünschte Abhängigkeiten von der Kabellänge l und der Temperatur ϑ des Kabels enthält, die in das Meßergebnis eingehen und dieses verfälschen. Gleichung 8 geht in Gl. 9 über und beschreibt genau den Stand der Technik. ΔtAus(l, ϑ, h) = k·RS·ΔCS(h)+k·RS·[CK(l, ϑ) – CK(l0, ϑ0)] Gl. 9 Eq. 8 applies only if the cable length and the temperature of the cable do not change after the zero adjustment. Of course this is not the case in practice and the probe cable is often exposed to large temperature fluctuations. In Eq. 8, the second summand of Eq. 6, which contains undesirable dependencies on the cable length l and the temperature θ of the cable, which enter into the measurement result and distort it. Equation 8 goes to Eq. 9 above and describes exactly the state of the art. .delta.t Out (l, θ, h) = k · R S · .DELTA.C S (H) + k · R S · [C K (l, θ) - C K (l 0 , θ 0 )] Eq. 9

Die Kabellänge wird also durch den Nullabgleich vollständig kompensiert, macht aber nach jeder Veränderung derselben einen neuen Nullabgleich erforderlich.The cable length is thus completely compensated by the zero balance, but makes after every change it requires a new zero balance.

Die Abhängigkeit der Impulsbreite Δt auch von der Temperatur ϑ und Länge l des Sondenkabels zwingt manchen Gerätehersteller dazu, entweder den kritischen Teil der Auswerteschaltung direkt in den Sondenkopf zu verlagern, oder die Entfernung zum Auswertegerät möglichst kurz zu halten.The dependence the pulse width Δt also of the temperature θ and length l of the probe cable forces some equipment manufacturers in addition, either the critical part of the evaluation circuit directly to move into the probe head, or the distance to the evaluation as possible to keep it short.

Enthält der Sondenkopf aber elektronische Bauteile, muß zumindest der Nullabgleich am Sondenkopf vorgenommen werden, was an schwer zugänglichen Stellen (Zisterne, Brunnen hoher Behälter) unter Umständen problematisch werden kann. Außerdem handelt man sich wieder eine Temperaturabhängigkeit der Elektronik im Sondenkopf ein, die bei großen Temperaturschwankungen größere Folgen als die Temperaturabhängigkeit vom Sondenkabel mit sich bringen kann. Auch wenn die Auswerteschaltung in der Nähe des Sondenkopfes plaziert wird, kann sie großen Temperaturschwankungen ausgesetzt sein, und das Problem bleibt bestehen.Contains the probe head but electronic components, at least the zero balance be made on the probe head, which is difficult accessible Digits (cistern, wells of tall containers) may be problematic can be. Furthermore is it again a temperature dependence of the electronics in Probe head, which at large Temperature fluctuations greater consequences as the temperature dependence from the probe cable can bring. Even if the evaluation circuit near of the probe head, it can cause large temperature fluctuations be exposed and the problem persists.

Ein weiterer Grund den Sondenkopf so einfach wie möglich, d.h. ohne Auswerteelektronik, zu bauen, liegt in der Baugröße des Sondenkopfs begründet. Enthält der Sondenkopf Elektronik, kann er nicht beliebig klein gebaut werden, sondern richtet sich in seinem Außendurchmesser nach der Größe des enthaltenen Elektronikmoduls.One further reason the probe head as simple as possible, i. without evaluation electronics, to build, lies in the size of the probe head founded. contains the probe head electronics, it can not be built arbitrarily small, but depends in its outer diameter on the size of the contained Electronic module.

Neben der Temperaturabhängigkeit, haben Auswerteschaltungen nach dem vorstehend beschriebenen Prinzip noch den Nachteil, daß für jede Kabellänge der entsprechende Referenzkondensator C * / K erst ermittelt und in das Gerät, implementiert werden muß; fertigungstechnisch ist das ein großer Nachteil, da die Platinen je nach Länge des Sondenkabels unterschiedlich bestückt werden müssen.Next the temperature dependence, have evaluation circuits according to the principle described above nor the disadvantage that for each cable length of corresponding reference capacitor C * / K first determined and implemented in the device must become; Manufacturing technology is a big disadvantage, since the boards depending on the length of the probe cable must be equipped differently.

Aus der US 4,818,492 ist kapazitives Meßsystem bekannt mit einem kapazitiven Meßelement, einer Auswerteschaltung und einem mehradrigen Kabel, das eine erste Ader, welche das kapazitive Meßelement mit einem ersten Eingang der Auswerteschaltung galvanisch verbindet, und eine zweite Ader aufweist, welche an einem Ende mit einem zweiten Eingang der Auswerteschaltung galvanisch verbunden ist. Die erste und zweite Ader sind derart ausgebildet und angeordnet, daß sie in Bezug auf den elektrischen Widerstands- und Kapazitätswert sowie deren Temperaturabhängigkeit im wesentlichen gleich sind und die zweite Ader an einem anderen Ende isolierend aggeschlossen ist. Die zwei Adern sind nicht von einer Abschirmung umgeben.Out US 4,818,492 capacitive measuring system is known with a capacitive measuring element, an evaluation circuit and a multi-core cable, the first Core, which the capacitive measuring element with galvanically connecting a first input of the evaluation circuit, and a second wire having at one end a second wire Input of the evaluation circuit is galvanically connected. The first and the second core are formed and arranged to be in Terms of electrical resistance and capacitance value as well their temperature dependence are essentially the same and the second vein at another End is isolating agile. The two veins are not from surrounded by a shield.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kapazitives Meßsystem zu schaffen, das von den obengenannten Nachteilen des Standes der Technik weitgehend befreit ist. Insbesondere sollen kabelbedingte Meßfehler so weit wie möglich vermieden werden. Zudem sollen sowohl sehr kleine Sonden, deren Kopfdurchmesser in der Größenordnung von 10–15 mm liegt, als auch noch kleinere Kapazitätssonden ohne Steckverbindung mit direkt angeschlossenem Anschlußkabel im Miniaturformat verwendet werden können, deren Kopfdurchmesser nur wenig größer als der Durchmesser des Sondenkabels selbst ist. Bevorzugterweise soll das Meßsystem diese Aufgabe im Zusammenhang mit einer kontinuierlichen kapazitiven Füllstandsmessung erfüllen.Of the Invention is based on the object, a capacitive measuring system to create that from the above disadvantages of the state of the Technology is largely exempt. In particular, cable-related measurement errors as far as possible be avoided. In addition, both very small probes whose Head diameter of the order of magnitude from 10-15 mm, as well as even smaller capacity probes without plug connection used with directly connected miniature cable can be whose head diameter is only slightly larger than the diameter of the Probe cable itself is. Preferably, the measuring system this task in the context of a continuous capacitive level measurement fulfill.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kapazitive Meßsystem gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Durch die beanspruchte Erfindung wird nicht nur das Problem der Temperaturabhängigkeit des Kabels gelöst, sondern auch eine Unabhängigkeit von der Kabellänge erreicht.This object is achieved by the capacitive measuring system according to claim 1. Further advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims. The claimed invention not only solves the problem of temperature dependence of the cable, but also achieved independence from the cable length.

Im wesentlichen besteht das erfindungsgemäße Meßsystem aus einem kapazitiven Meßelement, einem mehradrigen Koaxialkabel und einer Auswerteschaltung. Wie eingangs erwähnt, kann das Meßelement beispielsweise durch eine Sonde, einen Sensor oder einen Fühler realisiert werden. Geeignete Kapazitätssonden sind aus der DE-OS 197 28 280 A1 bekannt. Jedoch sind alle Ausführungsarten von kapazitiven Meßelementen, die dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt sind, mutatis mutandis zur Anwendung in der erfindungsgemäßen Meßsystem geeignet. Das Meßelement erfaßt mindestens eine Kapazität aus der Betriebsumgebung des Meßelements, die als Istwert bezeichnet wird.Essentially, the measuring system according to the invention consists of a capacitive measuring element, a multi-core coaxial cable and an evaluation circuit. As mentioned above, the measuring element can be realized for example by a probe, a sensor or a sensor. Suitable capacity probes are from the DE-OS 197 28 280 A1 known. However, all embodiments of capacitive sensing elements known to those skilled in the art are mutatis mutandis suitable for use in the measuring system according to the invention. The measuring element detects at least one capacity from the operating environment of the measuring element, which is referred to as the actual value.

Ein kapazitives Meßelement weist typischerweise einen ein- oder mehrtorigen Anschluß auf, der ein elektrisches Verbinden des Meßelements an einen derartigen Anschluß einer externen Auswerte- bzw. Anzeigeschaltung ermöglicht. Im Falle des erfindungsgemäßen Meßsystems wird zur Übertragung des Istwerts an die Auswerteschaltung das Meßelement durch eine Ader des mehradrigen Koaxialkabels mit der Auswerteschaltung verbunden, die dementsprechend als Übertragungsader oder Meßader zu bezeichnen ist. Dabei müssen die einzelnen Adern von einer fachnotorischen metallischen Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlung umwickelt bzw. umgeben sein.One capacitive measuring element typically has an on or multi-port connection, the electrical connection of the measuring element to such Connection of a external evaluation or display circuit allows. In the case of the measuring system according to the invention becomes transmission the actual value to the evaluation circuit, the measuring element by a wire of the multi-core coaxial cable connected to the evaluation circuit, the accordingly as a transmission line or artery is to be designated. It must the individual wires of a technical magnetic metallic shielding be wrapped or surrounded against electromagnetic radiation.

Erfindungsgemäß wird mindestens eine Ader des mehradrigen Koaxialkabels an ihrem einen Ende mit einem Anschluß der Auswerteschaltung verbunden, während sie an ihrem anderen Ende isolierend abgeschlossen wird. Somit dient diese Ader als Kompensations- bzw. Referenzader. Der Meßader wird mindestens eine Kompensationsader zugeordnet. Die Kompensationsader soll derart gestaltet sein, daß sie hinsichtlich der von der Auswerteschaltung berücksichtigten elektrischen Parameter der Meßader gleicht, für die sie als Kompensationsader fungiert. Vorzugsweise sind zugeordnete Meß- und Kompensationsader(n) derart gestaltet, daß sie gleiche Längen bzw. Kapazitätswerte und gleiches Temperaturverhalten, d.h. Abhängigkeit des Widerstands bzw. der Kapazität von der Temperatur, aufweisen.According to the invention, at least a vein of the multicore coaxial cable at one end with a Connection of the Evaluation circuit connected while it is completed in isolation at the other end. Thus serves this wire as a compensation or reference wire. The artery becomes associated with at least one compensation artery. The compensation artery should be designed so that they with regard to the electrical parameters considered by the evaluation circuit the artery is like, for which she acts as a compensation artery. Preferably, associated ones are Measuring and Kompensationsader (n) designed so that they are equal lengths or capacitance values and the same temperature behavior, i. Dependence of the resistance or the capacity from the temperature.

Im Falle einer Verwendung der aus der DE-OS 197 28 280 A1 bekannten Kapazitätssonde wird nur die Meßader in der Steckverbindung am Sondenkopf zum Anschluß der Kapazitätssonde verwendet. Die anderen Meßadern enden blind im Stecker zum Sondenkopf, sind dort vollständig isoliert und bilden für die Referenzstufen die Kabelkapazität C_K(l, ϑ) der übertragenden Meßader nach.In case of use of the DE-OS 197 28 280 A1 known capacitance probe only the artery in the connector on the probe head for connecting the capacitance probe is used. The other leads terminate blind in the plug to the probe head, where they are completely isolated and form for the reference levels the cable capacitance C _K (l, θ) of the transmitting artery.

Die Verwendung einer derartigen Sonde mit dem Meßsystem gemäß der Erfindung ermöglicht einen Verzicht auf elektronische Bauelemente im Sondenkopf. Stattdessen werden die Sondenelektroden lediglich mittels eines Verbindungsstücks (Stecker, BNC-Buchse, o.ä.), das eine Trennung der Sonde vom Kabel ermöglicht, quasi direkt an die entsprechenden Teile des Kabels angeschlossen. Herkömmlicherweise fand bisher eine Verarbeitung des Meßsignals im Sondenkopf statt. Hierauf wird gemäß der Erfindung vorzugsweise verzichtet.The Use of such a probe with the measuring system according to the invention allows a waiver on electronic components in the probe head. Instead, become the probe electrodes only by means of a connector (plug, BNC socket, etc.), which allows a separation of the probe from the cable, almost directly to the corresponding parts of the cable connected. traditionally, previously took place a processing of the measuring signal in the probe head. This is according to the invention preferably omitted.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.The Invention will now be described by way of embodiments with reference closer to the drawing explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer Füllstandsmeßschaltung gemäß dem Stand der Technik, 1 a schematic representation of a level measuring circuit according to the prior art,

2 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Füllstandsmeßschaltung gemäß der Erfindung, 2 a schematic representation of a first embodiment of a level measuring circuit according to the invention,

3 eine weitere schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels einer Füllstandsmeßschaltung gemäß der Erfindung, 3 a further schematic representation of the first embodiment of a level measuring circuit according to the invention,

4 eine weitere schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Füllstandsmeßschaltung gemäß der Erfindung, 4 a further schematic representation of a second embodiment of a level measuring circuit according to the invention,

5 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Füllstandsmeßschaltung gemäß der Erfindung. 5 a schematic representation of a third embodiment of a level measuring circuit according to the invention.

Die 2 und 3 zeigen eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Füllstandsmeßschaltung gemäß der Erfindung. Darin werden für gleichartige Komponenten die gleichen Bezugszeichen wie in der 1 verwendet. Die 2 hebt die elektrischen Eigenschaften der Füllstandsmeßschaltung auf, während die 3 eher den physikalischen Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltung betont.The 2 and 3 show a schematic representation of a first embodiment of a level measuring circuit according to the invention. Therein, the same reference numerals as in FIG 1 used. The 2 eliminates the electrical properties of the Füllstandsmeßschaltung while the 3 rather emphasizes the physical structure of the circuit according to the invention.

Vom groben Aufbau her ähnelt die erfindungsgemäße Füllstandsmeßschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Füllstandsmeßschaltung des Standes der Technik. Zum Beispiel weist die erfindungsgemäße Füllstandsmeßschaltung sowohl eine Meß- als auch eine Referenzstufe auf, die eine Umformung des von der Sonde 1 gelieferten Kapazitätswertes in Bezug auf einen durch den Referenzzweig gebildeten, einstellbaren Referenzwert in ein analoges oder digitales Ausgangssignal bewirkt. Jedoch unterscheidet sich der Referenzzweig der erfindungsgemäßen Füllstandsmeßschaltung deutlich von den herkömmlichen Referenzzweigen des Standes der Technik.From the rough structure, the level measuring circuit according to the invention according to the first embodiment of the level measuring circuit of the prior art resembles. For example, the Füllstandsmeßschaltung invention has both a measuring and a reference stage, which is a deformation of the probe 1 supplied capacitance value with respect to an adjustable reference value formed by the reference branch in an analog or digital output signal causes. However, the reference branch of the level measuring circuit according to the invention differs significantly from the conventional reference branches of the prior art.

Gemäß der 2 und 3 wird der Referenzzweig unter anderem dadurch gebildet, daß das das Sondenmeßsignal übertragende Kabel 2 mehrere Adern 2_S und 2_Ref aufweist; wobei die Ader 2_Ref am Sondenkopf blind endet und als Teil der Referenzkapazität 3* dient. Somit wird referenzseitig gemäß Gl. 10b eine genaue Nachbildung der in der Meßader 2_S vorkommenden parasitären Kapazität ermöglicht.According to the 2 and 3 Among other things, the reference branch is formed by the cable transmitting the probe measurement signal 2 several wires 2 _p and 2 _ref having; the vein 2 _ref ends blind at the probe head and serves as part of the reference capacitance 3 *. Thus, on the reference side according to Eq. 10b an exact replica of the in the artery 2 _p occurring parasitic capacitance.

Durch Nullnetzen des zweiten Summanden bei ΔC_S(h₀)=0 ergibt sich auch hier wieder die Bestimmungsgleichung für R_Ref:

By zero nets of the second summand at ΔC _S (h ₀ ) = 0, the determination equation for R _Ref is again given here:

Und man erhält für l₀, ϑ₀ wieder das gleiche Ergebnis wie zuvor in Gl.8: ΔtAus(l0, ϑ0, h)= k·RS·ΔCS(h) And we get the same result for l ₀ , θ ₀ as before in Eq. .delta.t Out (l 0 , θ 0 , h) = k · R S · .DELTA.C S (H)

Auch hier taucht nach Änderung von Temperatur oder Kabellänge der zweite Summand wieder auf, hat jedoch verglichen mit Gl.9 einen wesentlich kleineren Einfluß.Also here appears after change of temperature or cable length the second summand again, but has one compared to Eq much smaller influence.

Gl.12 beschreibt das erfindungsgemäße Meßsystem, bei dem unter Einhaltung der Bedingung

der zweite Summand dauerhaft unterdrückt wird. Ist

geht die Differenz zwischen der Kabelkapazität beim Nullabgleich und der gerade vorhandenen Kabelkapazität stark abgeschwächt in die Messung ein, wobei mit zunehmender Kabellänge die Abschwächung immer besser wird. Eine Grenze der Kabellänge wird jedoch durch das Übersprechen gesetzt, das mit zunehmender Länge immer größer wird, und stark von der Qualität des verwendeten Kabels abhängt.Gl.12 describes the measuring system according to the invention, in which, while maintaining the condition

the second summand is permanently suppressed. is

The difference between the cable capacity at zeroing and the existing cable capacity is greatly attenuated in the measurement, with increasing cable length, the attenuation is getting better. However, a limit to the cable length is set by the crosstalk, which increases with increasing length, and strongly depends on the quality of the cable used.

Dadurch, daß die Referenzkapazität für das Kabel durch das Kabel selbst gebildet wird, entfällt die Bestückung mit C * / K, was fertigungstechnisch ein großer Vorteil ist. Es müssen nur die für jeden Pegeldetektor erforderlichen Referenzkapazitäten

bzw.

bestückt werden, die für jeden Sondentyp a priori bekannt sind.The fact that the reference capacitance for the cable is formed by the cable itself eliminates the assembly with C * / K, which is a great advantage in terms of manufacturing technology. Only the reference capacities required for each level detector need to be used

respectively.

equipped, which are known a priori for each type of probe.

Obwohl keine vollständige Kompensation aller temperaturbedingten Einflüsse erfolgt, ist der Erfinder durch geeignete Experimente zu dem Erkenntnis gelangt, daß ein auf diesen theoretischen Erkenntnissen aufgebaute Füllstandsmeßgerät genaue, weitestgehend nur vom Füllstand abhängige Anzeigen liefert.Even though not complete Compensation of all temperature-related influences, the inventor is through appropriate experiments come to the realization that on These theoretical findings constructed level gauge accurate, largely only from the level dependent Ads delivers.

Da sowohl die Meßader als auch die Kompensationsader(n) steilflankige Signale im unteren NF-Bereich führen, muß auf eine ausreichende Übersprechdämpfung der Adern untereinander geachtet werden. Gute Ergebnisse wurden mit einem RGB+Sync-Kabel aus der Videotechnik erreicht, das 4 einzeln abgeschirmte Koax-Adern enthält. Wegen der niedrigen Signalfrequenz können aber auch mehrpaarige unsymmetrische Kabel aus dem Audiobereich verwendet werden, die alle von Hause aus eine gute Übersprechdämpfung aufweisen. Mehrpaarige twisted pair-Datenkabel, bei denen innerhalb der Al-Abschirmungen keine Cu-Litze mitgeführt wird, sind nicht sonderlich geeignet, denn die Abschirmungen haben dann zwischen Anfang und Ende des Kabels einen zu hohen Längswiderstand und führen zu Übersprechen der Adern untereinander.There both the artery as well as the compensation artery (n) steep-edged signals in the lower Lead NF range, must go up sufficient crosstalk attenuation of Veins are respected among each other. Good results were with an RGB + sync cable from the video technology, the 4 individually contains shielded coax cores. Because of the low signal frequency but also multi-pair Unbalanced cables from the audio range are used, the all have good crosstalk attenuation from home. Multi-pair twisted pair data cables, where within the Al shields no copper wire is carried, are not very suitable, because the shields then have between the beginning and end of the cable too high a series resistance and lead to crosstalk the veins among themselves.

Das Kabel kann zum Beispiel so konfektioniert sein, daß es auf der Seite des Auswertegerätes mit einem mehrpoligen Stecker ausgestattet ist und auf der Seite des Sondenkopfes einen BNC-Stecker besitzt, an den nur die Meßader angeschlossen ist. Um eine durchgehende Abschirmung sicherzustellen, müssen die Steckverbindungen ein Metallgehäuse aufweisen, das mit den Abschirmungen der einzelnen Adern verbunden ist.The For example, cable may be made up to open the side of the evaluation unit equipped with a multi-pin connector and on the side of the probe head has a BNC connector to which only the measuring wire is connected is. To ensure a continuous shielding, the connectors must a metal case have, which is connected to the shields of the individual wires.

4 zeigt analog zum Ausführungsbeispiel der 2 und 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen kapazitiven Meßsystems, bei dem jedoch mehrere Referenzzweige vorhanden sind, deren Komponenten mit den jeweiligen Indizes "Ref1" und "Ref2" bzw. "min" und "Pegel2" gekennzeichnet sind. Ein solches Meßsystem findet z.B. in der Füllstandsüberwachung Verwendung, wo mehrere Füllniveaus präzise und störsicher erkannt werden sollen. Dementsprechend gibt es für jedes zu überwachende Füllniveau einen jeweiligen Referenzzweig mit jeweils zugehörigen Stellwiderständen R_Ref1 und R_Ref2, Kapazitäten 2_Ref1 und 2_Ref2 bzw. Kondensatoren

und

Durch entsprechende Einstellung der Referenzwiderstände kann jeder Referenzzweig präzise auf ein bestimmtes Füllniveau eingestellt werden. Es sei jedoch bemerkt, daß die Herleitung der resultierenden Ausgangsimpulsbreite im Vergleich zu den obigen Ergebnissen eine mathematische Umformulierung bedarf. 4 shows analogous to the embodiment of 2 and 3 a second embodiment of the capacitive measuring system according to the invention, in which, however, a plurality of reference branches are present, whose components are marked with the respective indices "Ref1" and "Ref2" or "min" and "Pegel2". Such a measuring system is used for example in the level monitoring use, where multiple filling levels are to be detected accurately and interference-proof. Accordingly, for each fill level to be monitored, there is a respective reference branch with respective associated variable resistors R _Ref1 and R _Ref2 , capacitances 2 _Ref1 and 2 _Ref2 or capacitors

and

By setting the reference resistors accordingly, each reference branch can be set precisely to a specific filling level. It should be noted, however, that the derivation of the resulting output pulse width requires mathematical reformulation as compared to the above results.

In den obigen Herleitungen wurde davon ausgegangen, daß der Nullabgleich bei h₀=0 stattfindet, d.h. daß das Füllniveau gegenüber den Leerstand gemessen werden soll. Zu diesem Zwecke wurde die Sondenkapazität als zusammengesetzte Kapazität gemäß Gl. 1 betrachtet:

In the above derivations it has been assumed that the zero balance takes place at h ₀ = 0, ie that the filling level should be measured in relation to the vacancy. For this purpose, the probe capacity was calculated as the composite capacitance according to Eq. 1 considers:

Diese Aufteilung ist willkürlich und läßt sich den Umständen entsprechend umformulieren, z.B. bei einer Koordinatenverschiebung auf ein anderes Referenzniveau als. der Leerstand, beispielsweise auf einen Füllstandspegel X:

This division is arbitrary and can be rewritten in accordance with the circumstances, for example in the case of a coordinate shift to a different reference level than. the vacancy, for example to a filling level X:

Wird ein Referenzzweig durch die Wahl der Referenzkapazität CRef = Ck (l, ϑ) + C* Pe gel_X mit C* Pe gel_X ≈ CPe gel_X Gl. 14für diesen bestimmten Pegel X ausgelegt, so erhält man durch die oben erwähnte Koordinatenverschiebung anstatt der Gl. 5, 10a und 10b die Gleichung:

Is a reference branch by the choice of reference capacity C Ref = C k (l, θ) + C * Pe gel_X with C * Pe gel_X ≈ C Pe gel_X Eq. 14 designed for this particular level X, we obtain by the above-mentioned coordinate shift instead of Eq. 5, 10a and 10b the equation:

Analog zu den Gleichungen 11 und 12 ergeben sich

und ΔtAus(l0, ϑ0, h) = k·RS·ΔCS(h) Gl. 17 Analogous to the equations 11 and 12 arise

and .delta.t Out (l 0 , θ 0 , h) = k · R S · .DELTA.C S (h) Eq. 17

Aufgrund der Linearität letzterer Gleichung läßt sie sich durch Einsetzen der Gl. 13a als Funktion der Füllstandhöhe h ausdrucken: ΔtAus(l0, ϑ0, h) = k·RS·[ΔCS(h) – ΔCS(hPegel_X)] Gl. 18 Due to the linearity of the latter equation, it can be achieved by substituting Eq. 13a print as a function of the level h: .delta.t Out (l 0 , θ 0 , h) = k · R S · [.DELTA.C S (h) - ΔC S (H Pegel_X )] Eq. 18

Hieraus ist ersichtlich, daß sich die Ausgangsimpulsbreite eines solchen Referenzzweigs proportional der Füllstandshöhe h ändert, jedoch bis zum Erreichen des Pegels X ein negatives Vorzeichen aufweist.From this it can be seen that the output pulse width of such a reference branch proportional to Level height h changes, however until reaching the level X has a negative sign.

Wie 4 und 5 zeigen, ist jedem Referenzzweig eine Vorbereitungslogik (Logik) 5, in der die Differenzbildung im erlaubten Bereich erfolgt, und ein Pegeldetektor 6 und 7 zugeordnet, der zur Erkennung eines Füllniveaus dient. Der Ausgangsimpuls der mit "Logik 1" bezeichneten Logikschaltung 5 bzw. 5_Ref1 ist, wie ausführlich beschrieben wurde, proportional der Füllstandshöhe h und wird zur Füllstandsmessung verwendet. Auch die Breite des. Ausgangsimpulses der mit "Logik 2" bezeichneten Logikschaltung 5 bzw. 5_Ref2 (Nachspeisepegel) verhält sich proportional zur Füllstandshöhe h. Jedoch hat sie für Füllwerte unter dem Nachspeisepegel ein negatives Vorzeichen, bei welchem Wert sie verschwindet. Auch die Breite des Ausgangsimpulses der mit "Logik 3" bezeichneten Logikschaltung 5 verhält sich auf diese Art und Weise bezüglich des Abpumppegels. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 wird das Verschwinden der Ausgangsimpulse der Logikstufen 5 von den Pegeldetektoren 6 und 7 jeweils in ein Schaltsignal für eine Pumpe bzw. ein Magnetventil umgesetzt.As 4 and 5 show, each reference branch has a preparation logic (logic) 5 in which the difference is made in the allowed range, and a level detector 6 and 7 assigned, which serves to detect a filling level. The output pulse of the "logic 1 "designated logic circuit 5 respectively. 5 _Ref1 is, as has been described in detail, proportional to the level height h and is used for level measurement. Also the width of the. Output pulse of the "logic 2 "designated logic circuit 5 respectively. 5 _Ref2 (Make-up level) behaves proportionally to the fill level h. However, it has a negative sign for fill values below the make-up level, at which value it disappears. Also, the width of the output pulse of the "logic 3 "designated logic circuit 5 behaves in this way with regard to the pumping level. According to the embodiment of the 5 becomes the disappearance of the output pulses of the logic stages 5 from the level detectors 6 and 7 each converted into a switching signal for a pump or a solenoid valve.

Das Ausgangssignal der Vorbereitungslogik 5_Ref1 wird auf einer speziellen LED 8 zur Anzeige gebracht, die ein transparentes Gehäuse aufweist und als exzellenter Nullindikator dient. Der besondere Vorteil des transparenten Gehäuses liegt darin, daß es den Leuchtfleck der LED 8, und somit die Breite des Ausgangsimpulses Δt_Aus(h), direkt sichtbar werden läßt. Da das menschliche Auge ein empfindliches Meßinstrument ist, das auch sehr geringe Intensitätsänderungen wahrnehmen kann, ist diese Anzeige keine optische Spielerei, sondern eine wertvolle Hilfe beim Abgleich der Pegeldetektoren. Bei dem in der DE-OS 19728280A1 beschriebenen Zweipunktregler können auf diese Art und Weise sehr einfach die Schaltpunkte MIN und MAX den gewünschten Pegelwerten zugeordnet werden.The output signal of the preparation logic 5 _Ref1 will be on a special LED 8th brought to the display, which has a transparent housing and serves as an excellent zero indicator. The particular advantage of the transparent housing is that it is the light spot of the LED 8th , and thus the width of the output pulse .DELTA.t _out (h), can be directly visible. Since the human eye is a sensitive measuring instrument that can also perceive very small changes in intensity, this display is not an optical gimmick, but a valuable aid in adjusting the level detectors. In the two-step controller described in DE-OS 19728280A1, the switching points MIN and MAX can be easily assigned to the desired level values in this manner.

5 zeigt das Blockschaltbild eines Füllstandsmeßgerätes für eine Zisterne, das analog zum Ausführungsbeispiel der 4 nach diesen Erkenntnissen aufgebaut ist. Da es noch eine sogenannte Nachspeiseautomatik für Trinkwasser sowie eine Abpumpautomatik enthält, sind für die Referenzstufen C und D zwei weitere Kompensationsadern vorhanden. Die 5 ist nach gängiger. Praxis derart gezeichnet, daß sie für den Fachmann an dieser Stelle keiner weiteren Erläuterung bedarf. 5 shows the block diagram of a level measuring device for a cistern, which is analogous to the embodiment of 4 constructed according to these findings. As there is also a so-called automatic dessert machine for drinking water as well as a pump-down automatic, two further compensation lines are available for the reference stages C and D. The 5 is more common. Practice drawn in such a way that it requires no further explanation for the expert at this point.

Nicht zuletzt sei wiederholt, daß die Figuren die Erfindung nur schematisch darstellen und dementsprechend von einer tatsächlichen, physikalischen Verwirklichung abweichen können bzw. fachnotorische Details nicht in allen Einzelheiten wiedergeben. Beispielsweise weisen die einzelnen Adern 2_S , 2_Ref , 2_Ref1 und 2_Ref2 des Koaxialkabels 2 einen leitenden Kabelteil sowie einen. leitenden, den Kabelteil koaxial umgebenden Abschirmteil auf, die durch ein Dielektrikum voneinander getrennt sind, und die somit eine Kapazität darstellen. Demgemäß sind sowohl der Kabelteil als auch der Abschirmteil an entsprechenden Eingangstoren der jeweiligen Meß- bzw. Referenzstufe verbunden.Last but not least, it should be repeated that the figures represent the invention only schematically and can accordingly deviate from an actual, physical realization or do not reproduce technical details in detail. For example, the individual wires 2 _p . 2 _ref . 2 _Ref1 and 2 _Ref2 of the coaxial cable 2 a conductive cable part and a. conductive, coaxially surrounding the cable part shielding part, which are separated by a dielectric, and thus represent a capacity. Accordingly, both the cable part and the shielding part are connected to corresponding input ports of the respective measuring or reference stage.

Zudem sind dem Fachmann verschiedene Ausführungsformen einer solchen Auswerteschaltung bekannt. Unter anderem müssen die dargestellten Timer, Widerstände, Stellwiderstände, Kondensatoren, etc. der Auswerteschaltung nicht als Einzelelemente verwirklicht werden, sondern können auch zum Teil oder insgesamt in einer integrierten Schaltung zusammengefaßt werden. Je nach Anwendungsbereich wird der Fachmann auch auf andere, für den gegebenen Zweck allgemein bekannte Auswerteschaltungen zurückgreifen.moreover are the skilled person various embodiments of such Evaluation circuit known. Among other things, the illustrated timers, resistors, Variable resistors, Capacitors, etc. of the evaluation circuit not as individual elements can be realized, but can also be combined in part or in total in an integrated circuit. Depending on the field of application, the expert is also given to others, for the given Use purpose well-known evaluation circuits.

Claims

Capacitive level measuring system with a capacitive probe ( 1 ), an evaluation circuit ( 4 _p . 4 _ref . 5 ) and a multi-core cable ( 2 ), which is a first wire ( 2 _p ), which galvanically connects the capacitive measuring probe to a first input of the evaluation circuit, and at least one second core ( 2 _ref ), which is galvanically connected at one end to a second input of the evaluation circuit, as a reference, wherein the at least two wires are part of the multi-core cable and the at least second core is terminated at its end facing the probe at the end of the multi-core cable, and the first and the at least second wires are each surrounded by an electrically conductive and grounded shield and are constructed and arranged to be equal in electrical resistance and capacitance value to ground and their temperature dependence, and wherein the at least second core represents a reference capacitance to the first core and the evaluation circuit operates on the principle of pulse width modulation.

Capacitive level measuring system according to claim 1, characterized in that the first and the second input are at least zweitorig, wherein the cable part of each wire with a gate of the associated input and the shielding part of each wire are galvanically connected to another gate of the associated input, that a thus at the input lying capacity with the evaluation circuit ( 4 _p . 4 _ref . 5 ) can be measured.

Capacitive level measuring system according to claim 2, characterized in that the evaluation circuit ( 4 _p . 4 _ref . 5 ) generates an output signal that depends on the capacitance difference between the capacitance at the first input and the reference capacitance at the second input.

Capacitive level measuring system according to claim 3, characterized in that the output signal is an LED ( 8th ) drives.

Capacitive level measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the first core ( 2 _p ) of the multicore cable ( 2 ) either directly or only via a plug connection with the electrodes of the capacitive measuring probe ( 1 ) is connected in such a way that a continuous shielding between the cable ( 2 ) and the measuring probe ( 1 ) will be produced.

Capacitive level measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the multicore cable ( 2 ) is a multi-pair, unbalanced cable.

Capacitive level measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the multicore cable ( 2 ) is an RGB + Sync video cable with 4 individually shielded coaxial wires.

Capacitive level measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that the first input is the input of a measuring stage ( 4s ) of the evaluation circuit ( 4 _p . 4 _ref . 5 ) and the second input the input of a first reference stage ( 4 _ref respectively. 4 _Ref1 ) of the evaluation circuit ( 4 _p . 4 _ref . 5 ).

Capacitive level measuring system according to one of the preceding claims, characterized in that one or more further wires ( 2 _Ref2 ) of the cable analogous to the at least second core ( 2 _ref respectively. 2 _Ref1 ) with corresponding further reference levels ( 4 _Ref2 ) of the evaluation circuit ( 4 _p . 4 _ref . 5 ) and for these the reference capacity (s) imitates.